JP2754578B2 - エッチング方法 - Google Patents
エッチング方法Info
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- JP2754578B2 JP2754578B2 JP63185244A JP18524488A JP2754578B2 JP 2754578 B2 JP2754578 B2 JP 2754578B2 JP 63185244 A JP63185244 A JP 63185244A JP 18524488 A JP18524488 A JP 18524488A JP 2754578 B2 JP2754578 B2 JP 2754578B2
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- Japan
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- etching
- gas
- based gas
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本願の発明は、高融点金属に対するエッチング方法に
関するものである。
関するものである。
本願の発明は、上記の様なエッチング方法において、
弗素系ガスと塩素系ガスとを含むガスによるエッチング
と弗素系ガスによるエッチングとを高融点金属に対して
行うことによって、複雑な装置やプロセスを用いること
なく高い異方性をしかも効率的に高融点金属をエッチン
グすることができる様にしたものである。
弗素系ガスと塩素系ガスとを含むガスによるエッチング
と弗素系ガスによるエッチングとを高融点金属に対して
行うことによって、複雑な装置やプロセスを用いること
なく高い異方性をしかも効率的に高融点金属をエッチン
グすることができる様にしたものである。
VLSIの配線抵抗を低くするために、Ｗ等の高融点金属
が配線材料として用いられつつある。この高融点金属に
対するエッチングとしては、微細加工のニーズから、RI
E等の異方性の高いエッチングを行う必要がある。
が配線材料として用いられつつある。この高融点金属に
対するエッチングとしては、微細加工のニーズから、RI
E等の異方性の高いエッチングを行う必要がある。
高融点金属に対してRIEを行うときのエッチングガス
としては、弗素系ガスや塩素系ガスが従来から考えられ
ている。
としては、弗素系ガスや塩素系ガスが従来から考えられ
ている。
しかし、塩素系ガスで例えばＷをRIEしようとして
も、Ｗと塩素系ガスとの反応生成物であるWClxの蒸気圧
が低いためにエッチング速度が遅く、エッチングを効率
的に行うことができない。
も、Ｗと塩素系ガスとの反応生成物であるWClxの蒸気圧
が低いためにエッチング速度が遅く、エッチングを効率
的に行うことができない。
これに対して、SF6等の弗素系ガスでＷをRIEすると、
エッチング速度は速いが、Ｗと弗素ラジカルとの反応の
ために、Ｗがアンダーカットされるのを避けることがで
きない（例えば、電子情報通信学会技術報告SSD84−4
5、pp.1−８（1984））。
エッチング速度は速いが、Ｗと弗素ラジカルとの反応の
ために、Ｗがアンダーカットされるのを避けることがで
きない（例えば、電子情報通信学会技術報告SSD84−4
5、pp.1−８（1984））。
そこで、SF6によるアンダカットを抑制するために、S
F6によるエッチングとNH3による堆積とを交互に素速く
繰り返す方法も考えられている（Extended Abstracts o
f the 18th（1986 International）Conference on Soli
d State Devices and Materials,Tokyo,1986,pp.229−2
32）。しかしこの方法は、装置やプロセスが複雑であ
り、量産的な技術とは言えない。
F6によるエッチングとNH3による堆積とを交互に素速く
繰り返す方法も考えられている（Extended Abstracts o
f the 18th（1986 International）Conference on Soli
d State Devices and Materials,Tokyo,1986,pp.229−2
32）。しかしこの方法は、装置やプロセスが複雑であ
り、量産的な技術とは言えない。
請求項１のエッチング方法では、弗素系ガスSF6によ
って高融点金属12をエッチングし、その後、弗素系ガス
SF6と塩素系ガスCl2とを含むガスSF6／Cl2によって前記
高融点金属12をエッチングする。
って高融点金属12をエッチングし、その後、弗素系ガス
SF6と塩素系ガスCl2とを含むガスSF6／Cl2によって前記
高融点金属12をエッチングする。
請求項２のエッチング方法では、弗素系ガスSF6と塩
素系ガスCl2とを含むガスSF6／Cl2によって高融点金属1
2をエッチングし、その後、弗素系ガスSF6によって前記
高融点金属12をオーバエッチングする。
素系ガスCl2とを含むガスSF6／Cl2によって高融点金属1
2をエッチングし、その後、弗素系ガスSF6によって前記
高融点金属12をオーバエッチングする。
請求項１のエッチング方法では、エッチングマスク13
の直下における高融点金属12のアンダーカットを抑制し
つつ高速でエッチングを行うことができる。
の直下における高融点金属12のアンダーカットを抑制し
つつ高速でエッチングを行うことができる。
請求項２のエッチング方法では、高融点金属12の基底
部におけるアンダーカットを抑制しつつ高速でエッチン
グを行うことができる。
部におけるアンダーカットを抑制しつつ高速でエッチン
グを行うことができる。
以下、ＷのRIEに適用した本願の発明の参考例及び第
１〜第３実施例を、第１図〜第４図を参照しながら説明
する。
１〜第３実施例を、第１図〜第４図を参照しながら説明
する。
参考例では、第１図に示す様に、半導体基板11上に厚
さ300nmのW12を直流スパッタリングで堆積させ、W12上
に厚さ1.0μｍのレジスト13を塗布し、レジスト13をス
テッパでパターニングしてからRIEを行った。
さ300nmのW12を直流スパッタリングで堆積させ、W12上
に厚さ1.0μｍのレジスト13を塗布し、レジスト13をス
テッパでパターニングしてからRIEを行った。
RIE装置としては、陰極結合方式で放電励起周波数が1
3.56MHzの平行平板型装置を用い、電力を0.08Wcm-2とし
た。エッチングガスとしては、SF6とCl2とが種々の比率
を有している混合ガスを用いた。
3.56MHzの平行平板型装置を用い、電力を0.08Wcm-2とし
た。エッチングガスとしては、SF6とCl2とが種々の比率
を有している混合ガスを用いた。
第1A図〜第1C図は、参考例の結果のうちで、SF6／Cl2
の供給流量を夫々30/28sccm、30/15sccm、30/2sccmとし
た場合の結果を示しており、第1D図は30/0sccmとした場
合の結果を示している。なお、混合ガスの供給流量は各
々の場合で相違しているが、排気ポンプによる排気量を
調整することによって、ガス圧力は6.7Paに維持されて
いる。
の供給流量を夫々30/28sccm、30/15sccm、30/2sccmとし
た場合の結果を示しており、第1D図は30/0sccmとした場
合の結果を示している。なお、混合ガスの供給流量は各
々の場合で相違しているが、排気ポンプによる排気量を
調整することによって、ガス圧力は6.7Paに維持されて
いる。
これらの結果のうち、例えば第1A図の結果では、W12
のうちでレジスト13直下の部分が多少アンダカットされ
ているが、全体としてはやや順テーパの好適な形状にな
っている。
のうちでレジスト13直下の部分が多少アンダカットされ
ているが、全体としてはやや順テーパの好適な形状にな
っている。
これに対して第1D図の結果では、W12のうちでレジス
ト13直下の部分はアンダカットされていないものの、中
括れ状にアンダカットされて好ましくない形状となって
いる。
ト13直下の部分はアンダカットされていないものの、中
括れ状にアンダカットされて好ましくない形状となって
いる。
この様にSF6／Cl2の混合ガスをエッチングガスに用い
た場合にW12のアンダカットが抑制されるのは、Cl2によ
って蒸気圧の低いWClxがエッチングの進行と同時にW12
の側壁に形成されるためではないかと考えられる。
た場合にW12のアンダカットが抑制されるのは、Cl2によ
って蒸気圧の低いWClxがエッチングの進行と同時にW12
の側壁に形成されるためではないかと考えられる。
なお、エッチングガスとしてCl2のみを供給するRIEも
行ったが、エッチング速度が参考例に比べて著しく遅
く、エッチングの終了までレジスト13を保持することが
できなかった。
行ったが、エッチング速度が参考例に比べて著しく遅
く、エッチングの終了までレジスト13を保持することが
できなかった。
上述の参考例の結果から、SF6／Cl2の好ましい混合比
は30/5〜30/45であり、30/28程度が特に好ましいことが
判明した。
は30/5〜30/45であり、30/28程度が特に好ましいことが
判明した。
第２図は、第１実施例の結果を示している。この第１
実施例は、RIEの最初の１分間は流量が30sccmのSF6のみ
をエッチングガスとして用い、その後はRIEの終了まで
流量が30/28sccmであるSF6／Cl2の混合ガスをエッチン
グガスとして用いることを除いて、上述の参考例と同様
の条件で実施した。
実施例は、RIEの最初の１分間は流量が30sccmのSF6のみ
をエッチングガスとして用い、その後はRIEの終了まで
流量が30/28sccmであるSF6／Cl2の混合ガスをエッチン
グガスとして用いることを除いて、上述の参考例と同様
の条件で実施した。
SF6のみを用いる最初の１分間のRIEによって、最初の
厚さが300nmであるW12の1/4程度の厚さ分がエッチング
された。
厚さが300nmであるW12の1/4程度の厚さ分がエッチング
された。
第２図と第1A図との比較から明らかな様に、この第１
実施例ではレジスト13直下の部分におけるアンダカット
が参考例よりも少ない。
実施例ではレジスト13直下の部分におけるアンダカット
が参考例よりも少ない。
この第１実施例でレジスト13直下の部分におけるアン
ダーカットが少ないのは、SF6によるレジスト13の分解
物がW12の側壁を保護するためではないかと考えられ
る。
ダーカットが少ないのは、SF6によるレジスト13の分解
物がW12の側壁を保護するためではないかと考えられ
る。
また、第２図と第1A図との比較からも明らかな様に、
この第１実施例の方がレジスト13の残り膜厚が厚く、従
ってレジスト13のマスク効果が大きい。これはSF6／Cl2
の混合ガスよりもSF6のみの方がエッチング速度が速
く、全体のエッチング時間が少なくて済むためである。
この第１実施例の方がレジスト13の残り膜厚が厚く、従
ってレジスト13のマスク効果が大きい。これはSF6／Cl2
の混合ガスよりもSF6のみの方がエッチング速度が速
く、全体のエッチング時間が少なくて済むためである。
次に、第２実施例を説明する。この第２実施例は、厚
さ300nmのW12を堆積させるために、最初の50nmの厚さ分
のみを直流スパッタリングで堆積させ、残りの250nmの
厚さ分は高周波スパッタリングで堆積させることを除い
て、既述の第1A図の場合と同じ条件で実施した。
さ300nmのW12を堆積させるために、最初の50nmの厚さ分
のみを直流スパッタリングで堆積させ、残りの250nmの
厚さ分は高周波スパッタリングで堆積させることを除い
て、既述の第1A図の場合と同じ条件で実施した。
この様な第２実施例でも、第１実施例による第２図の
結果と同様に、レジスト13直下の部分におけるアンダカ
ットの少ないエッチングを行うことができる。
結果と同様に、レジスト13直下の部分におけるアンダカ
ットの少ないエッチングを行うことができる。
これは、第３図に示す様に直流スパッタリングによっ
て堆積させたＷよりも高周波スパッタリングによって堆
積させたＷの方がエッチング速度が速く、全体のエッチ
ング時間が少なくて済むことによると考えられる。
て堆積させたＷよりも高周波スパッタリングによって堆
積させたＷの方がエッチング速度が速く、全体のエッチ
ング時間が少なくて済むことによると考えられる。
また、この様に全体のエッチング時間が少なくて済む
ので、第1A図の場合に比べてスループットも大きい。
ので、第1A図の場合に比べてスループットも大きい。
なお、この第２実施例におけるW12も参考例におけるW
12も、比抵抗が殆んど同じであり、品質も同等である。
12も、比抵抗が殆んど同じであり、品質も同等である。
一方、W12を全部の厚さに亘って高周波スパッタリン
グで堆積させると、このW12が半導体基板11から剥離し
易い。
グで堆積させると、このW12が半導体基板11から剥離し
易い。
これに対して、この第２実施例における様に直流スパ
ッタリングで堆積させたＷ上に高周波スパッタリングで
更にＷを堆積させれば、少なくとも高周波スパッタリン
グによるＷの厚さが250nm程度以下の場合は、高周波ス
パッタリングによるＷが直流スパッタリングによるＷか
ら剥離することはない。
ッタリングで堆積させたＷ上に高周波スパッタリングで
更にＷを堆積させれば、少なくとも高周波スパッタリン
グによるＷの厚さが250nm程度以下の場合は、高周波ス
パッタリングによるＷが直流スパッタリングによるＷか
ら剥離することはない。
次に、第３実施例を説明する。この第３実施例は、W1
2のジャストエッチングまでは第1A図の場合と同じ条件
で実施し、その後に流量が30sccmのSF6のみでオーバエ
ッチングを行うものである。
2のジャストエッチングまでは第1A図の場合と同じ条件
で実施し、その後に流量が30sccmのSF6のみでオーバエ
ッチングを行うものである。
第4A図及び第4B図は、この第３実施例で夫夫30％及び
60％のオーバエッチングを行った場合の結果を示してい
る。
60％のオーバエッチングを行った場合の結果を示してい
る。
これに対して第4C図及び第4D図は、ジャストエッチン
グまでの条件と同じ条件で引き続いて夫々30％及び60％
のオーバエッチングを行った場合の結果を示している。
グまでの条件と同じ条件で引き続いて夫々30％及び60％
のオーバエッチングを行った場合の結果を示している。
第4B図から明らかな様に、この第３実施例では60％の
オーバエッチングを行ってもW12の基底部はアンダカッ
トされていない。
オーバエッチングを行ってもW12の基底部はアンダカッ
トされていない。
これに対して、第4C図から明らかな様に、ジャストエ
ッチングまでの条件と同じ条件でオーバエッチングを行
うと、30％のオーバエッチングを行った時点でもW12の
基底部がアンダカットされている。
ッチングまでの条件と同じ条件でオーバエッチングを行
うと、30％のオーバエッチングを行った時点でもW12の
基底部がアンダカットされている。
これは、ジャストエッチングまではW12の側壁保護膜
としてのWClxが形成されるが、オーバエッチング時には
エッチングされるべきＷが存在しておらず、逆に、過剰
になったF*によって、 WClx＋xF*→WFx↑＋xCl* の反応が起こり、WClxが除去されるためであろうと考え
られる。
としてのWClxが形成されるが、オーバエッチング時には
エッチングされるべきＷが存在しておらず、逆に、過剰
になったF*によって、 WClx＋xF*→WFx↑＋xCl* の反応が起こり、WClxが除去されるためであろうと考え
られる。
一方、W12の側壁保護膜であるWClxのエッチング速度
はF*の量で決定されるので、SF6単独のガスでもSF6／Cl
2の混合ガスでも、WClxのエッチング速度は同じであ
る。
はF*の量で決定されるので、SF6単独のガスでもSF6／Cl
2の混合ガスでも、WClxのエッチング速度は同じであ
る。
そして、Ｗに対するエッチング速度が速いSF6単独の
ガスの方が、SF6／Cl2の混合ガスよりも、同じ率のオー
バエッチングに要する時間が少なくて済む。
ガスの方が、SF6／Cl2の混合ガスよりも、同じ率のオー
バエッチングに要する時間が少なくて済む。
従って、SF6のみでオーバエッチングを行うとWClxの
除去量が少なく、この第３実施例ではW12の基底部がア
ンダカットされないものと考えられる。
除去量が少なく、この第３実施例ではW12の基底部がア
ンダカットされないものと考えられる。
また、オーバエッチングに要する時間が上述の様に少
なくて済むので、このオーバエッチングを効率的に行う
ことができる。
なくて済むので、このオーバエッチングを効率的に行う
ことができる。
なお、上述の何れの参考例及び実施例においてもSF6
／Cl2の混合ガスをエッチングガスとしてW12をエッチン
グしたが、他の弗素系ガス及び塩素系ガスを用いること
もでき、Mo、Ti、Ta等の他の高融点金属をエッチングす
ることもできる。
／Cl2の混合ガスをエッチングガスとしてW12をエッチン
グしたが、他の弗素系ガス及び塩素系ガスを用いること
もでき、Mo、Ti、Ta等の他の高融点金属をエッチングす
ることもできる。
またエッチング装置として、平行平板型RIE装置以外
の装置を用いることもできる。
の装置を用いることもできる。
本願の発明によるエッチング方法では、高融点金属の
アンダーカットを抑制しつつ高速でエッチングを行うこ
とができるので、複雑な装置やプロセスを用いることな
く高い異方性でしかも効率的に高融点金属をエッチング
することができる。
アンダーカットを抑制しつつ高速でエッチングを行うこ
とができるので、複雑な装置やプロセスを用いることな
く高い異方性でしかも効率的に高融点金属をエッチング
することができる。
第1A図〜第1C図は本願の発明の参考例の結果を示す側断
面図、第1D図は本願の発明の一従来例の結果を示す側断
面図、第２図は第１及び第２実施例の結果を示す側断面
図、第３図はタングステンのエッチング速度を示すグラ
フ、第4A図及び第4B図は第３実施例の結果を示す側断面
図、第4C図及び第4D図は第３実施例に対する別の参考例
の結果を示す側断面図である。 なお図面に用いた符号において、 12……Ｗ 13……レジスト である。
面図、第1D図は本願の発明の一従来例の結果を示す側断
面図、第２図は第１及び第２実施例の結果を示す側断面
図、第３図はタングステンのエッチング速度を示すグラ
フ、第4A図及び第4B図は第３実施例の結果を示す側断面
図、第4C図及び第4D図は第３実施例に対する別の参考例
の結果を示す側断面図である。 なお図面に用いた符号において、 12……Ｗ 13……レジスト である。
Claims (2)
- 【請求項１】弗素系ガスによって高融点金属をエッチン
グし、その後、弗素系ガスと塩素系ガスとを含むガスに
よって前記高融点金属をエッチングするエッチング方
法。 - 【請求項２】弗素系ガスと塩素系ガスとを含むガスによ
って高融点金属をエッチングし、その後、弗素系ガスに
よって前記高融点金属をオーバエッチングするエッチン
グ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63185244A JP2754578B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63185244A JP2754578B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | エッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0234920A JPH0234920A (ja) | 1990-02-05 |
| JP2754578B2 true JP2754578B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=16167411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63185244A Expired - Fee Related JP2754578B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2754578B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2734748B2 (ja) * | 1990-06-13 | 1998-04-02 | 日本電気株式会社 | 反応性ドライエッチング法 |
| JP2864967B2 (ja) * | 1993-11-01 | 1999-03-08 | 日本電気株式会社 | 高融点金属膜のドライエッチング方法 |
| JPH07147271A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-06-06 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| KR0171060B1 (ko) * | 1993-12-28 | 1999-03-30 | 스기야마 카즈히코 | 반도체장치의 제조방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4713141A (en) * | 1986-09-22 | 1987-12-15 | Intel Corporation | Anisotropic plasma etching of tungsten |
-
1988
- 1988-07-25 JP JP63185244A patent/JP2754578B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0234920A (ja) | 1990-02-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |